Способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей и станок для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B23B5/24 

Изобретение касается способа и станка для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей и, в частности, способа и станка для чистовой обработки поршней за один установ детали.

Целью изобретения является повышение точности обработки за счет повышения точности расположения отверстия в поршне под поршневой палец относительно обрабатывающих узлов при невращающемся поршне.

На фиг.1 показан вид сбоку детали, например, поршня и конец режущего инстру-, мента; на фиг.2 - сечение, выполненное по линии 2-2 на фиг.1; на фиг.З - вид-сверху станка настоящего изобретения, силовой

стол которого показан в двух крайних положениях относительно главной станины пунктирными линиями; на фиг.4 - вид сбоку станка, представленного на фиг.З; на фиг.5 - вид станка с конца со снятым обтачивающим модулем, за исключением его основания; на фиг.6 - вид с конца, показывающий два положения двух нарезающих канавки инструментов, установленных на общих салазках; на фиг.7- показана схема выполняемых операций на стайке, представленном на фиГ.З-6, для чистовой обработки поршня. На фиг.1 показана заготовка, например, прошедший черновую обработку в литейном цехе поршень 1, который прошел чистовую обработку, с использованием способа и

00

со

N

VI ел

О

GO

станка настоящего изобретения. Под чистовой обработкой подразумевается, что в поршне 1 проточены канавки 2, расточено отгерстие 3 под поршневой палец и поршне t и обточена сложная поверхность юбки 4 поршня 1, при этом проведены черновая и чистовая обточки, с целью получения детали, отвечающей требованиям чертежа. Между канавками 2, а также между самой нижней канавкой 2 и днищем поршня 5 образуются буртики 6.

Как показано на фиг.2, поршень 1 вращается вокруг оси 7 и располагается относительно вершины резца 8 для обточки сложной формы юбки поршня.

На фиг.З - 5 показан станок 9, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, предназначенный для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, как поршень 1. Станок 9 содержит составную гранитную или чугунную станину 10, установленную на опорах 11 для выравнивания станины 10. Последняя обеспечивает демпфирование станка 9 и его термическую стабильность. Как показано на фиг.5, в станине выполнены желоба 12 для отвода СОЖ и стружки с одного конца станины.

Как показано на фиг.З, токарный модуль 13 установлен на станине 10. Модуль 13 содержит режущий инструмент 8 для обточки юбки поршня 1 в позиции 14 токарной обработки. Режущий инструмент 8 установлен на каретке 1.5, перемещающейся относительно опорного элемента 16с помощью линейного двигателя 17. В качестве альтернативы привод может быть гидравлическим. Каретка 15 перемещается с помощью двигателя 17 между позициями: исходным, пол- учистовой и чистовой обточки. Токарный модуль 13 дополняет возможности сложной токарной обработки поршня 1 с управлением от ЧПУ типа СПС.

На станине 10 смонтирован также расточной модуль 18. Последний содержит расточный инструмент 19 для растачивания отверстия 20 в поршне 1 под поршневой палец, как показано пунктирными линиями. Отверстие 20 может иметь прямолинейную или коническую форму и его растаивание производится расточным инструментом 19, когда поршень 1 устанавливается в позицию растачивания 21.

Приводной двигатель 22 приводит в действие расточный инструмент 19 через шпиндель 23. Путем качания шпинделя 23 обеспечивается получение элиптического отверстия. Приводной двигатель и его шпиндель 23 установлены на салазках 24 для перемещения в одном из выбранных направлений, обозначенных стрелками 25.

Расточные салазки 24 перемещаются па подшипниках (не показаны) по основанию 2.6. Салазки 24 перемещаются с помощью ходового вала (не показан), приводящегося

в действие безщеточиым серводвигателем 27. С другой стороны, привод может быть гидравлическим. Расточные салазки 24 могут перемещаться между исходным расточным положением и одной или несколькими

расточными позициями для растачивания отверстия 20 под поршневой палец в поршне 1.Кроме того, вертикальное положение расточного шпинделя 23 предпочтительно делается регулируемым.

Модуль нарезания канавок 28 установлен на главных салазках 29, которые в свою очередь перемещаются на станине 10 с помощью роликовых подшипников 30, как показано на фиг.5. Салазки 29 перемещаются

с помощью безщеточного серводвигателя 31 и ходового вала 32 между первым и вторым крайними положениями 33 и 34, как показано пунктирными линиями на фиг.З. Станок 9 содержит переднюю 35 и заднюю 36 бабки, смонтированные на салазках. 29 для перемещения вместе с ними. Передняя и задняя бабки 35 и 36 взаимодействуют для удержания поршня 1 и его вращения вокруг горизонтальной оси 7, Кроме

того, передняя и задняя бабки 35 и 36 под- держива-зт вращение поршня 1 вокруг оси 7 во время всего процесса перемещения салазок 29 (т.е. между крайними положениями 33 и 34).

Передняя бабка 35 содержит обычный патрон 37 и шпиндель 38, которые вращаются обычным образом с помощью безщеточного серводвигателя 39 через шкивоременную передачу 40.

Задняя бабка 36 содержит шпиндель 41 или собственно бабку, смонтированную на салазках 42. Шпиндель 41 взаимодействует со шпинделем 38 для вращения поршня 1- между ними обычным способом.

Запорный механизм, содержащий запор 43 передней бабки и запор 44 задней бабки, предназначен для гарантирования радиального допуска отверстия 20 под поршневой палец относительно сложной формы юбки 4, Запор 43 передней бабки имеет пневмопривод, под действием которого запирающий элемент (не показан) перемещается во взаимодействие с плоской частью шпинделя 38. Запор 44 задней бабки также

снабжен пневмоприводом, под действием которого шпонка (не показана) вводится в шпоночный паз (не показан), выполненный в шпинделе 41. Наличие запирающих устройств обеспечивает также правильную

ориентацию узлов 35 и 36 при загрузке и

выгрузке поршней. Угловое положение шпинделя 38 обеспечивается кодирующим устройством 45, работающим от системы управления (не показана).

Салазки 42 задней бабки перемещаются в одно из двух направлений, обозначенных стрелками 46, под действием вращающегося шарикового ходового винта 47. Последний приводится в действие с помощью безщеточного серводвигателя 48 чё- рез шкивоременную передачу 49 обычным способом. Двигатель 48, а также все ранее упоминавшиеся аналогичные двигатели работают под управлением дистемы ЧПУ типа СПС. И,- наоборот, привод может быть гид- равлическим.

Модуль нарезания канавок 28 содержит два инструмента 50 и 51, как показано на рис.6. Инструмент 50 обтачивает начерно кольцевые канавки снизу, поршня 1, а инст- румент 51 производит чистовую обработку кольцевых канавок с боков. Оба инструмента 50 и 51 установлены на салазках 52 для перемещения в одном из выбранных па- правлений, обозначенных стрелками 53. В свою очередь салазки 52 установлены на дополнительных салазках 54 для перемещения в выбранном одном из направлений, обозначенных стрелками 55. Таким образом, нарезающие канавки инструменты 50 и 51 могут нарезать канавки в поршне 1 в позиции 56 с целью получения конических канавок благодаря синхронному перемещению салазок 54 и 52.

Салазки 54 перемещаются с помощью шарикового ходового винта 57, приводимого в действие безщеточным серводвигателем 58 через шкивоременную передачу 59. Однако, может использоваться гидравличе- ский привод, снабженный кодирующим устройством, установленным на салазках. Салазки 54 подвижно установлены на подшипниках (не показаны) на двигателе 58. Салазки 52 перемещаются аналогичным образом.

На фиг.7 показана последовательность операций, выполняемых в соответствии со способом настоящего изобретения, который осуществляется на станке 9.

Работа станка.

Операция 60-заготовка, прошедшая черновую обработку после литья в литейном цехе, как например, поршень 1, автоматически загружается в станок 9 в позиции за- грузки 61, как показано на рис.3 с помощью автоматического загрузочного устройства, обеспечивающего правильную радиальную ориентацию отверстия под поршневой палец с целью гарантирования правильной об- работ и поршня 1.

Операция 62 - поршень 1 зажимается между бабкой 36 и шпинделем 41 под действием вращающегося шарикового хода винта 47.

Операция 63 - главные салазки перемещаются до тех пор, пока поршень 1 не будет точно установлен в позицию растачивания 21.

Операция 64 - расточные салазки 24 перемещаются из своего исходного положе- ния в рабочее положение для растачивания отверстия 20 в поршне 1.

Операция 65 - расточные салазки 24 отводятся обратно в их исходное положение.

Операция 66 - запирающие устройства передней и задней бабок 43 и 44 соответственно, которые ранее были п запертом положении, теперь отпираются.

Операция 67 -- поршень 1 вращается между шпинделем 41 и патроном 37 вокруг горизонтальной оси 7.

Операция 68 - глазные салазки 29 быстро подводятся в позицию обточки 14 вдоль горизонтальной оси 7 под действием двигателя 31 через шариковый ходовой винт 32,

Операция 69 - под действие линейного двигателя 17 каретка 15 подводит режущий инструмент 14 в позицию получистовой обработки.

Операция 70 - осуществляется черновое нарезание канавок в поршне 1 с помощью инструмента 50 после подвода салазок 54. Это осуществляется в тот же момент, когда производится получистовая обработка. После завершения получистовой. обточки юбки поршня 1 и завершения чернового нарезания канавок салазки 29 перемещают поршень 1 из позиции 14.

Операция 71 - токарный модуль 13 перемещается в позицию чистовой обработки.

Операция 72 - инструмент 51 производит чистовую обработку канавок в поршне

1Операция 73 - салазки 29 отводятся назад для перемещения поршня 1 обратно в позицию 14, тогда как сзлазки 54 отводятся в их исходное положение. Операция 74 - производится чистовая обработка юбки. Кроме того, поршень 1 разжимается в патроне 37, благодаря чему может производиться чистовая обточка кольцевых буртиков 6.

Операция 75 -токарный модуль 13 отводится в исходное положение.

Операциями- салазки 29 перемещаются в позицию разгрузки, а передняя бабка 35 прекращает вращать поршень 1.

Операция 77 - запорный механизм снова запирается.

Операция 78 - поршень 1 разжимается, если он был ранее зажат, под действием обратного вращения шарикового ходового винта 47 с целью отвода шпинделя 41 от патрона 37.

Операция 79 - поршень 1 автоматически разгружается также, как и загружался.

Станок 9 предназначен для совместной работы с контрольным устройством, располагающимся рядом со станком. Контроль- мое устройство проверяет наружный диаметр поршня, размер отверстия под поршневой палец и автоматически подает данные в систему управления (не показана) станка 9.

Способ и станок настоящего изобретения обладают рядом преимуществ. Так например, зависимость размеров между юбкой 4 и поршня 1, отверстием 3 в поршне 1 и канавками 2 сохраняется относительно постоянной и сводя до минимума повышение допусков. Кроме того, станок занимает небольшую площадь и может быть легко перемещен в любое другое место в зависимости от требований производства. Более того, различные обтачивающие, растачивающие и нарезающие канавки модули 13, 18 и 28 соответственно могут добавляться или сниматься, или занимать различные положения на станине 10 или салазках 29, повы- ша я гибкость станка. Станина 10 и салазки 29 обеспечивают хорошие демпфирующие характеристики, а также термическую устойчивость во время обработки поршня 1 и его перемещения между различными пози- циями обработки вдоль горизонтальной оси 7. Кр оме того, благодаря ограниченным перемещением поршня вдоль горизонтальной оси 7, уменьшается оперативное время.

:

Формула изобретения

1. Способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, согласно которому загружают обработанный предварительно поршень и фиксируют его при заданной радиальной ориентации отверстия под поршневой палец, предназначенной для обеспечения заданной станочной обработки поршня в первом положении, зажимают предварительно обработанный поршень относительно горизонтальной оси и перемещают поршень во второе положение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки, во втором положении осуществляют расточку отверстия в поршне под поршневой палец, расфиксируют его в радиальном направлении и перемещают поршень в третье положение, в котором вращают его вокруг горизонтальной оси,

осуществляют получистовую обработку юбки обтачиванием и одновременно начерно прорезают канавку, после чего перемещают поршень в четвертое положение, в котором осуществляют чистовую обтрчку и чистовое прорезание канавки, а затем перемещают его в третье положение, где разжимают поршень и выгружают его.

2.Станок для чистовой обработки поршней и аналогичных деталей, содержащее главную станину, токарный модуль, включающий токарный резец, установленный с возможностью перемещения в исходную позицию обточки и из нее и предназначенный для обработки по крайней мере юбки поршня, вторую станину, смонтированную с возможностью перемещения по первой станине, причем одна из станин предназначена Для размещения модуля нарезания канавок, включающего по крайней мере один нарезающий канавку инструмент, установленный с возможностью перемещения в исходное положение нарезания канавки и из него, заднюю и переднюю бабки, предназначенные для зажима поршня и его вращения вокруг горизонтальной оси, привод перемещения второй станины относительно главной в направлении, параллельном горизонтальной оси, причем передняя и задняя бабки смонтированы на второй станине, а токарный модуль смонтирован на главной станине и предназначен для установки поршня между задней и передней бабками в позиции обточки и удержании его вдоль горизонтальной оси в течение относительного перемещения и обработки, при этом токарный резец смонтирован на каретке с возможностью перемещения вместе с ней в исходное положение обточки и из него поперек горизонтальной оси, от л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности обработки за счет повышения точности расположения отверстия в поршне под поршневой палец относительно обрабатывающих узлов при невращающемся пор- шне, станок снабжен запорными механизмами, установленными на задней и передней бабках и предназначенными для их блокировки и деб;юкировки в заданном радиальном положении относительно горизонтальной оси.

3.Станок по п.2, отличающийся тем, что модуль нарезания канавок снабжен вторым инструментом, предназначенным для нарезания канавки и установленным с возможностью перемещения между исходными положениями нарезания канавки.

4.Станок по п.З, отличающийся тем, что первый и второй инструменты для нарезания канавок установлены на одни.-.

поперечных салазках с возможностью перемещения вместе с ними.

5. Станок по п.4, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что модуль нарезания канапок снабжен вторыми поперечными салазками, смонтированными на основных и с возможностью перемещения.

6. Станок по п.2, о т л и ч а ю щ и Л с я тем, что модули обточки и нарезания канавок смонтированы на противоположных сторонах горизонтальной оси. а токарный резец предназначен для обтачивания участка перемычек поршня между канавками.

Предлагается способ чистовой обработки поршней и аналогичных деталей из отливок, прошедших черновую обработку в литейном цехе, за один установ детали, и станок для его осуществления, обеспечивают повышение (точности и производительности. Расточный модуль и модуль токарной обработки станка смонтированы на главной станине, а модуль нарезания канавок установлен на силовом столе. Указанные модули производят автоматически нарезание канавок под поршневые кольца, обточку поверхности сложной формы юбки и растачивание отверстия под поршневой палец в заданной технологической последовательности. Поршневая заготовка устанавливается для вращения на передней и задней бабках. Последние установлены на силовом столе, который подвижно смонтирован на главной станине для перемещения в рабочую позицию относительно растачивающего и обтачивающего модулей а заданной последовательности. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 7 ил. w И

4

(fit/Ј. 2

(ригз

OSZ.W81

L

55

сриг.Б